Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ProbiotikVlákniny
Klinické použití
a
1
3
Úvod
Toby LewisGenerální ředitelProbiotics International Ltd
Jsme velmi rádi, že vám můžeme touto cestou přinést nové, aktuální, vědecké poznatky, které
jsou rovněž reakcí na rozmanité dotazy, které pravidelně dostáváme, tyto články se dotýkají růz-
ných klinických témat medicíny a my doufáme, že vás zaujmou.
Vědecký výzkum probiotik a vlákniny na poli humánního užití se velmi rychle vyvíjí, naše po-
znatky jsou neustále konfrontovány s naším poznáním klinických podmínek a úlohy probiotik,
které se v nich vyvíjí. Toto neustále pokračující studium probiotik a vlákniny přináší více terape-
utických možností v klinickém výzkumu.
Rádi bychom poděkovali autorům, kteří se podíleli na tvorbě těchto článků, kteří pomáhali dát
dohromady tuto publikaci a kteří nám umožnili poskytnout vám tyto informace, lékařům, nutrič-
ním specialistům a týmům zdravotníků po celém světě. Doufáme, že tato publikace vám bude
k užitku a vámi získané poznatky budou k užitku i vašim pacientům.
4 Klinické použití probiotik a vlákniny
Předmluva
prof. Glenn Gibson, Bsc. PhDProfesor mikrobiologie
Věda o probioticích prošla od doby jejich objevu prof. Mečnikovem (cca roku 1900) dlouhou
cestu. V současnosti se v této, rychle se vyvíjející, oblasti stále více používají nové technologie
jako je molekulární diagnostikování mikrobů, metabonomika a proteomika. Je skvělé, že se stále
více objevují in vivo studie z této oblasti. Ty jsou potom podpořeny velkým množstvím kvalitních
in vitro studií s ověřenými sytémy modelů. Databáze PubMed nyní registruje již více než 16�000
článků o probioticích. To je opravdu značná sbírka, obzvláště když vezmeme v úvahu, že se jedná
o oblast, která není náchylná na finacování z „tradičních“ zdrojů. Jakýmsi bonusem navíc je fakt,
že tento výkum může skutečně pomoct lidem (i zvířatům). Užívání probiotik má téměř nulové
riziko, ovšem obrovský užitek.
Právě nyní je ta nejlepší doba, kdy by měla probiotika více promluvit do klinické praxe a do obec-
ných lékařských postupů. Studie jsou přesvědčivé a stále probíhají nové a nové. I když pořád
dominují problémy spojné s trávicím ústrojím (jako je potlačení gastroenteritidy, zlepšení imu-
nity, potlačení patogenních bakterií, nespecifické střevní záněty, syndrom dráždivého tračníku),
mohou se již v blízké budoucnosti objevit nová témata, jako je vliv probiotik na autismus, obe-
zitu či metabolický syndrom, kde se již nyní ukazují slibné výsledky výzkumu. Spolu s výsledky
výzkumu o tom, že mohou pozitivně pomáhat rizikovým skupinám populace (např. seniorům,
kojencům, hospitalizovaným pacientům, atletům, cestovatelům a lidem, kteří užívají antibiotika)
je toto pouze začátek velkého příběhu o probioticích.
Tato publikace shrnuje současné poznatky z oblasti probiotik. Obsahuje velmi kvalitní příspěvky
od vysoce hodnocených a uzávaných vědeckých kapacit z tohoto oboru, kteří zde prezentují své
zkušenosti a znalosti a zabývají se různorodou škálou problémů. Výsledkem je dílo, které posky-
tuje informace vysoké hodnoty z oblasti dnešní vědy o probioticích.
5
Obsah
Co přesně jsou probiotika?
Dr. Roy Fuller, Bsc., Msc. PhD CBiol FSB
Koncepty a techniky ve studiu střevní mikrobioty
Dr. Alejandro Palacios PhD, FoodEng, Bsc., P2P, DipABPI
Probiotika Bacillus – machanismus působení a použití
Profesor Simon M. Cutting D. Phil
Probiotika pro zdraví střev
Peter Cartwright, Msc. MA
Probiotika a antibiotika: boj s průjmy spojenými s užíváním antibiotik
a rezistence antibiotik
Dr. Alejandro Palacios PhD, FoodEng, Bsc., P2P, Dip ABPI
Mohou probiotika snížit infekci Candidou?
Peter Cartwright, Msc. MA
Syndrom dráždivého tračníku a úloha vlákniny
Dr. Hilary Jones GP
Syndrom dráždivého tračníku – poznejte svého pacienta, pochopte tento problém
Dr. Nick Read MA MD FRCP
Úloha střevní mikrobioty a probiotik u nealkoholového
ztučnění jater (NAFLD) a nealkoholové steatohepatitidy (NASH)
Dr. Mayur R Joshi MBBS, Bsc., AISCM
Epidemie obezity, probiotika a vláknina
Natalie Lamb Dip NT CNM mBANT, Bsc. (Hons)
Využití probiotik v péči o dutinu ústní
Janine Barlow, Bsc. (Hons)
Mohou probiotika snížit infekty močových cest?
Natalie Lamb Dip NT CNM mBANT, Bsc. (Hons)
Probiotika v chirurgii
Dr. Ashton Harper MBBS, Bsc., MRCS
Použití probiotik u dětí
Natalie Lamb Dip NT CNM mBANT, Bsc. (Hons)
Probiotika a prebiotika – jsou přínosem pro starší lidi?
Profesor Ian Rowland, Bsc. PhD RNutr
Jak vybrat dobrá probiotika?
Aileen Green, Bsc. (Hons) MPhil
06
10
14
20
26
31
35
39
43
50
53
57
61
64
68
70
6 Klinické použití probiotik a vlákniny
Co přesně jsouprobiotika?
Dr. Roy Fuller, Bsc., Msc. PhD Cbiol FSBMikroekolog střevního prostředí
My již dnes máme vcelku jakési povědomí o tom, co jsou to probiotika, protože o nich často slyší-
me v televizi, či čteme o nich v časopisech a novinách. Ale co přesně jsou ta probiotika?
Termín probiotika byl poprvé použit v roce 1954 prof. Verginem1. Ta úplně poslední definice pro-
biotik je od Světové zdravotnické organizace a hovoří o „živých mikroorganismech, které, pokud
jsou podávány v adekvátním množství, mají příznivý vliv na zdraví hostitele“2.
Střevní mikroflóra
Donedávna se mělo za to, že střevní mikrobiota, sou-
hrn všech mikroorganismů, které obývají naše trávicí
ústrojí, je tvořena asi 400 druhy těchto organismů3.
Současné výzkumy ukazují, že lze v trávicím ústrojí člo-
věka identifikovat až 1000 druhů s tím, že každý jed-
notlivec poskytuje útočiště minimálně pro 160 těchto
druhů4. Jakmile se střevní mikroflóra člověka zformuje,
je relativně stabilní po celý život, ačkoliv mikroflóra
dětí, imunosupresivních či nemocných dospělých lidí je
méně stabilní a proto více náchylná k narušení.
V roce 1908 zjistil Dr. Eli Mečnikov5, že střevní one-
mocnění jsou výsledkem nerovnováhy mikroorganismů
v trávicím ústrojí. Nerovnováhu střevní mikroflóry,
jinak tež známou jako dysbióza, můžeme charakteri-
zovat tak, že mikroflóra je narušena a že v ní převažují
nežádoucí patogenní mikroorganismy. Střevní dysbi-
óza je spojena s alergiemi6, s přemnožením kvasinek,
s průjmy spojenými s užíváním antibiotik a střevními
problémy jako jsou syndrom dráždivého tračníku (IBS)7,
ulcerózní kolitida8 či Crohnova nemoc9,10.
Střevní dysbióza může nastat z mnoho důvodů např. z:
• užívání léků – zejména antibiotik, která ničí nejen
patogenní, ale také prospěšné bakterie
• nepřirozené stravy – většina potravin je sterilizovaná
teplem, chemikáliemi, radiací či jinými metodami
• nadměrné hygieny – např. v porodnicích, kde se
snaží zabránit vzniku infekcí také dochází k omezení
přenosu mikroorganismů z matky na dítě (to nezna-
mená, že by měly být rušeny či omezovány hygie-
nické standardy, ale měli bychom si uvědomit, že
vytvářime určitý deficit a měli bychom hledat cesty,
jak tento deficit napravit, např. kontrolovaným na-
hrazením ochranné mikroflóry podáváním vhodných
a kvalitních probiotik).
• stresu – který může mít psychologický účinek na
střevní prostředí tím, že pomáhá vytvářet prostředí
vhodné pro růst patogenních kmenů
• narušení imunity – typy léčby jako je chemoterapie
a redioterapie přispívají ke snížení imunitní funkce
organismu
• faktorů životního prostředí – ústřední vytápění,
klimatizace apod., mohou mít také vliv na střevní
mikroflóru.
7
Nezdravá zpracovaná strava může způsobit
střevní dysbiózu
Existuje 165 kmenů lactobacillus,
ovšem jen malá část z nich je využí-
vána v probiotických výrobcích.
Všichni máme zkušenosti s těmito faktory a často se
jim nelze vyhnout, ale alespoň si můžeme trochu po-
moct při řešení těchto problémů probiotiky.
Probiotika nám pomáhají napravit tento deficit, snaží
se obnovit normální mikroflóru, která se vyskytuje
přirozeně, ale často je narušena. Není to tak, že by
probiotika neustále a bez přestání osídlovala střevní
prostředí, proto je třeba užívat je pravidelně, aby se za-
jistilo jejich dostatečné množství k vytvoření podmínek
pro jejich pozitivní účinek.
Není pochyb o tom, že střevní mikroflóra je součástí
hostitelovy odolnosti vůči nemocem. Tuto skutečnost
lze demonstrovat srovnáním náchylnosti na infekci
u konvenčních a bezmikrobních zvířat. Například již
podání 10 živých buněk Salmonelly enteritidis bez-
mikrobním myším vede k jejich usmrcení, zatímco
množství těchto bakterií potřebné k usmrcení konvenč-
ních myší přesahuje 1 milion (106)11. Tuto skutečnost
potvrzuje i zjištění, že podáváním antibiotik se labora-
torní myši stávají náchylnější k infekci. Podobný původ
má i infekce Clostridií difficile u člověka. Nové studie
ukazují, že rezistence může být obnovena přenosem
stolice zdravého zvířete do těla zvířete nemocného,
tzv. transfaunací. Nicméně, takovýto záměrný přenos
stolice s sebou nese také riziko zavlečení patogenů,
což není praktické ani příjemné řešení.
Probiotika mohou být vyrobena v různých formách,
jako jsou kapsle, tablety, prášek (v sáčcích či dózách),
ve formě tekutých suspenzí a také jako fermentované
výrobky, tedy jako jogurty, probiotické nápoje a sýry.
Hlavní rozdíl mezi jednotlivými druhy těchto přípravků
a potravin je v koncentraci probiotických mikroorga-
nismů. Kapsle, tablety a prášek mohou obsahovat
požadované probiotické mikroorganismy v mnohem
koncentrovanějších dávkách a jsou z časového hlediska
stabilnější než tekuté přípravky. Mikrobiální kmeny ob-
sažené v mnoha fermentovaných výrobcích (často jako
startovací kultury) jsou přidávány pro své schopnosti
zlepšit chuť či konzistenci výrobku. Nemusí být proto
nezbytně aktivními probiotiky.
Jak vybrat správné mikroorganismy jako probiotika?
Původně, tedy na počátku 20. století, byla probiotika
izolována ze zkvašeného mléka, protože se předpoklá-
dalo, že právě ona stojí za dlouhověkostí skupiny oby-
vatel v Bulharsku. Odtud také pochází název Lactoba-
cillus delbrueckii subsp bulgaricus. Později se, zejména
v USA, pracovalo s druhem Lactobacillus acidophilus,
protože se mělo za to, že tento druh lépe osídluje
střevní prostředí. Mezi rozhodující faktory, podle nichž
se rozhoduje, která probiotika budou použita, patří,
míra rozmnožování, odolnost vůči žaludečním šťávám
a kyselinám s krátkým řetězcem a schopnost přilnout
ke střevnímu epitelu. V současné době se používají
v komerčních probiotických výrobcích oba výše zmi-
ňované druhy, společně s jinými střevními izoláty jako
jsou Lactobacillus casei a Lactobacillus rhamnosus. Ji-
nými, běžně používanými mikroorganismy jsou kmeny
Lactobacillus, Bifidobakcterium, různé druhy Strepto-
coccus a kmeny kvasinek Saccharomyces cerevisiae12,13.
Často se používají také kmeny Lactococcus a některé
kmeny Bacillus a všechny tyto druhy jsou na seznamu
EQPS (European Qualified Presumption of Safety)14,
který spravují orgány Evropské Unie.
8 Klinické použití probiotik a vlákniny
Jak vybrat kvalitní probiotika?
Základními fakty, které bychom si měli zapamatovat
pro výběr kvalitních probiotik jsou:
1. Vysoká koncentrace: abychom dosáhli požadované-
ho účinku, musí být garantována minimálně koncen-
trace mikroorganismů k přežití procesu trávení a me-
tabolismu ve střevech. Studie ukazují, že minimální
terapeutická dávka k zajištění poztivního účinku15 je
1x108 CFU/den (ačkoliv ta se může lišit podle použitých
kmenů). Nižší dávky samozřejmě nijak neškodí, ale je
nepravděpodobné, že budou mít pozitivní účinek.
2. Stabilita ve střevech: je potřeba, aby probiotika
přežila průchod žaludkem a aby byla zajištěna živo-
taschopnost probiotik i v těch nižších částech trávi-
cího ústrojí. Metody ošetření jako je enkapsulace či
kryoprotekce poskytují probiotickým bakteriím další
ochranu ve výrobním procesu a také další ochranu
před žaludečními kyselinami a antibakteriálními slož-
kami, které se přirozeně vyskytují ve střevech. Již zcela
běžným by mělo být testování rezistence probiotických
kmenů na žaludeční kyseliny, stejně jako in vitro testo-
vání v podmínkách nízkého pH (pH=2).
3. Více -kmenové a více -druhové probiotikum: výhodou
probiotika je kombinace více druhů a více kmenů. Tato
kombinace zajistí znásobení účinku a také zajistí osídle-
ní i těch nejmenších zákoutí tenkého a tlustého střeva.
4. Probiotické kmeny musí být bezpečné: všechny
kmeny použité v probiotickém přípravku by měly být
plně identifikovatelné, výrobek by měl nést plné názvy
kmenů včetně jejich číselného označení. Originály kme-
nů uložené ve sbírce kultur musí být identifikovatelné
podle databáze mezinárodní mikrobiální sekvence.
Příkladem mikrobiální sbírky kultur je National Collecti-
on of Industrial, Food and Marine Bacteria (NCIMB) se
sídlem ve Velké Británii.
Spousta probiotických přípravků obsahuje také jako
benefit prebiotikum, které je definováno jako nestra-
vitelná ingredience, která pozitivně ovlivňuje hostitele
selektivní stimulací růstu a/nebo ovlivňováním aktivity
jednoho nebo více kmenů bakterií ve střevech a tím
zlepšuje zdraví hostitele16. Kombinace probiotik a pre-
biotik je známa jako synbiotikum.
Jak fungují probiotika?
Mechanismus fungování probiotik není ještě úpl-
ně jasný, ale víme, že každopádně ovlivňují složení
střevní mikroflóry a to zvýšením množství kmenů
Lactobacillus a Bifidobacterium a snížením množství
potencionálních patogenů jako je E.Coli, Clostridium,
Salmonella a Candida. Existují také přesvědčivé důkazy
o tom, že probiotika pozitivně ovlivňují naší imunitu
a to jak lokálně tak systemicky.
Výsledky probiotických testů a zkoušek se mohou růz-
nit17, ale to lze vysvětlit rozdíly ve výrobních postupech,
životaschopnosti, dávkování a rozdíly ve věku příjemců.
Dokonce i když jsou použity stejné druhy, můžeme zís-
kat rozdílné výsledky pokud se použijí rozdílné kmeny.
Pokud vezmeme v úvahu tyto skutečnosti není pochyb
o tom, že lze dosáhnout významných účinků a to jak
lokálně ve střevech, tak systemicky18.
Závěr
V poslední době lze vidět obrovský nárust
a to jak v oblasti vědy především kvalitou
klinických zkoušek a možnostmi výkumu,
tak taky v oblasti komerční novými výrob-
ními procesy, jako je fermentace, kryopro-
tekce, životaschopnost, stabilita a finální
zpracování probiotických přípravků. Vývoj
nových metod studia střevní mikrobioty od-
haluje nové druhy mikroorganismů s pro-
biotickým potenciálem. Další vývoj bude
záležet na tom, jak se budou vyvíjet naše
znalosti o tom, jak nové kmeny fungují.
Reference:1 Vergin F. 1954. Anti- und Probiotika. Hippokrates, 25: 16-19.2 Food and Agriculture Organisation of the United Nations (FAO) and
World Health Organisation (WHO). Health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live bacteria. FAO and WHO Joint and Expert Committee Report. 2001.
3 Finegold SM, Attebery HR, Sutter VL. 1974. Effect of diet on human faecal flora: comparison of Japanese and American diets. Amer J Clin Nutr. 27: 1456-1469.
4 Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 2010; 464(7285):59-65.
5 Metchnikoff E. 1908. The prolongation of life. Optimistic studies, New York: Putman’s Sons, 161-183.
6 West CE, Hammarström ML, Hernell O. 2009. Probiotics during weaning reduce the incidence of eczema. Pediatr Allergy Immunol. 20(5): 430-7.
7 Collins SM, Denou E, Verdu EF, Bercik P. 2009. The putative role of the intestinal microbiota in the irritable bowel syndrome. Dig Liver Dis. 41(12): 850-3.
8 Ohkusa T, Sato N, Ogihara T, Morita K, Ogawa M, Okayasu I. 2002. Fusobacterium varium localized in the colonic mucosa of patients with ulcerative colitis stimulates species-specific antibody. J Gastroenterol Hepatol. 17: 849–53.
9 Van de Merwe JP, Schroder AM, Wensinck F, Hazenberg MP. 1988. The obligate anaerobic faecal flora of patients with Crohn’s disease and their first-degree relatives. Scand J Gastroenterol. 23: 1125–31.
10 Ruseler-van Embden JG, Both-Patoir HC. 1983. Anaerobic Gram-negative faecal flora in patients with Crohn’s disease and healthy subjects. Antonie Van Leeuwenhoek. 49: 125–32.
11 Collins FM & Carter PB. 1978. Growth of salmonellae in orally infected germfree mice. Infect.Immunol. 21: 41-47.
12 Kligler B and Cohrssen A. 2008. Probiotics. Am Fam Physician. 78(9): 1073-8.
13 Gupta V and Garg R. 2009. Probiotics. Indian J Med Microbiol. 27(3): 202-9.
14 Opinion of the Scientific Committee on a request from EFSA on the introduction of a Qualified Presumption of Safety (QPS) approach for assessment of selected microorganisms referred to EFSA. 2007. The EFSA Journal 587: 1-16.
15 Kailasapathy K, Chin J. 2000. Survival and therapeutic potential of probiotic organisms with reference to Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium spp. Immunol Cell Biol. 78(1): 80-88.
16 Gibson GR and Roberfroid MB. 1995. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr. 125(6): 1401-12.
17 Lauland S. 1994. In Human Health: The Contribution of Microorganisms Ed GW Gibson, Springer London pp159-173.
18 Fuller R. 1997. In Probiotics 2: Applications and Practical Aspects Ed R Fuller, Chapman & Hall pp 1-9.
9
O autorovi:
Dr. Roy Fuller, Bsc., Msc. PhD CBiol FSB
Dr. Fuller absolvoval Bristolskou univerzitu a po krétké periodě studia bruceliózy nastoupil do Národního
institutu pro výzkum mléčných výrobků (později Institut pro výzkum potravin), kde se zabýval studiem střevní
mikroflóry kojenců a zvířat. Jeho práce se týkala faktorů kontroly složení mikroflóry a to jej vedlo k zájmu
o probiotika. Velmi intenzivně cestuje, aby propagoval koncept probiotik a vydal tři publikace na toto téma.
10 Klinické použití probiotik a vlákniny
Konceptya techniky ve studiustřevní mikrobioty
Dr. Alejandro PalaciosPhD, FoodEng, Bsc., P2P, Dip ABPISpolupracovník firmy Probiotics International Ltd.v oblasti medicínského výzkumu
Střevní mikrobiota
Mikrobiota je definována jako úplný soubor všech
mikroorganismů, včetně bakterií, virů, plísní, kvasi-
nek a parazitů, které sídlí v a na našem těle4–6. Ve
skutečnosti lze každou část našeho těla považovat
za jedinečné místo z důvodu jedinečných životních
podmínek a díky poulaci, která zde žije7. Rozdílné mik-
robiální komunity se nacházejí v ústech8, v plicích9, ve
vagíně10, na kůži7 a v trávicím ústrojí člověka11. Ačkoliv
všechny vnější části našeho těla vystavené vnějšímu
okolí jsou osídleny mikroorganismy, většina mikroor-
ganismů se nachází v trávicím ústrojí12. Střeva člověka
tvoří velmi rozsáhlá komunita skládající se ze 100
biliónů mikrobiálních buněk13. K tomuto vysokému
číslu lze dodat, že současné odhady uvádí, že v na-
šem trávicím ústrojí žije více než 1000 bakteriálních
druhů a že obsahuje 100× více genů než je v genomu
člověka11.
Abychom pochopili jaký vliv má mikrobiota na zdraví
člověka, je nezbytné přijmout fakt, že složení a funk-
ce komensální mikrobiální komunity ovlivňuje naše
zdraví i nemoci a rovněž musíme poznat faktory, které
ovliňují strukturu této komunity14. Navíc se komensální
mikroorganismy, které sídlí v našem trávicím ústrojí,
v průběhu stárnutí člověka mění12. Střevní mikroflóru
kojence významně ovlivňují faktory, jako je způsob
jakým dítě přišlo na svět (přirozený porod či císařský
řez), kojení, jak brzy je dítě odstaveno od mateřského
mléka, kdy přechází na pevnou stravu apod15. I přesto,
že se v průběhu prvních let vytvoří stabilnější střevní
mikroflóra, dochází později ke změnám ve složení této
mikrobiální komunity16. Strava, životní styl, věk a život-
ní prostředí člověka ovlivňují složení střevní mikroflóry
a mikrobiota jednotlivců se liší, jak z kvalitativního, tak
i kvantitativního hlediska17.
Mikrobiom
První zmínky o mikrobiomu definují tento pojem jako
ekologickou kumunitu symbiotických a někdy i pato-
genních mikroorganismů, které doslova sdílejí stejný
prostor našeho těla18,19. Tato definice jasně přesahuje
způsob, jakým je v současnosti chápán pojem mikro-
biota. Ovšem, nedávno publikované studie, obzvláště
Neustále roste množství důkazů o tom, že narušená rovnováha normální mikrobiální komunity
ve střevech je spojena s patogenezí mnoha střevních onemocnění jako je průjmové onemocnění
spojené s Clostridium difficile (CDAD), jako jsou nespecifické střevní záněty, syndrom dráždivého
tračníku (IBS) a celiakie1,2. Jak tedy vypadá zdravá střevní mikrobiální populace? A jak lze
definovat mikrobiální nerovnováhu nebo dysbiózu z hlediska kvalitativního a kvantitativního?
Díky rozvoji nových DNA sekvenčních a matematicko biologických metod, je nyní možné to
co dříve bylo nemyslitelné a sice studovat důvod a důležitost mikrobiálního osídlení člověka
mikroorganismy3. Tato stať popisuje některé nové konceptuální a technologické postupy důležité
pro studium mikrobiálních komunit, které obývají naše střevní prostředí.
11
ty, které referují o nových sekvenčních technikách
DNA, obvykle definují mikrobiom jako soubor geno-
mů mikroorganismů, které obývají přirozená místa
svého výskytu 4–6. Tyto dvě, i když související, přesto
rozdílné, definice vycházejí z alternativní interpretace
jednotlivých částí, které tvoří toto slovo. Původní de-
finice termínu mikrobiom vychází z toho, že „mikro-“
je ze slova mikroorganismus a „biom“, termín z ekolo-
gie, odkazuje na soubor organismů, které se vyskytují
v daném přirozeném prostředí20. Druhá, aktuálnější
a v současnosti více používaná, definice vychází
z předpokladu, že mikrobiom je jiným vyjádřením
neologismu -omics. Tento neologismus v angličtině
odkazuje na obory studia biologie, jako je genomika,
proteomika nebo metabolomika a přípona -omi je
používaná k označení všech objektů studia tohoto
oboru, jako jsou genomy21. S ohledem na tuto inter-
pretaci a s tím, že se budeme přidržovat v současnosti
nejvíce používané definice, budeme v této stati pova-
žovat mikrobiom za soubor genomů prezentovaných
v mikroorganismech, jež jsou součástí mikrobioty.
Je zřejmé, že vývoj termínu mikrobiom odráží cestu,
jakou se dnes věda ubírá a také odráží stupeň poznání
symbiotické mikrobiální komunity člověka. Až done-
dávna vyžadovaly predominantní metody studia střev-
ní mikrobioty izolaci a in vitro kultivaci individuálních
mikrobiálních kmenů. Dnes, díky technologickému
a vědeckému pokroku, je možné studovat strukturu
a funkce všech komunit určením sekvence jejich DNA
a genů, které se za nimi skrývají.
Metagenomika: jak studovat střevní mikrobiom
Ačkoliv je již delší dobu známo, že lidský mikrobiom
ovlivňuje zdraví a nemoci člověka11, teprve v minulých
letech, s vývojem technik závislých na jednotlivých
kulturách, vznikla možnost studovat více aspektů
těchto složitých a vysoce propojených mikrobiálních
komunit a jak tyto komunity ovlivňují zdraví člověka.
Obzvláště možnost sekvenování DNA extrahované ze
souhrnného vzorku, což je výhodnější než z individuál-
ně kultivovaných mikroorganismů (převážně bakterií),
přinesla revoluci do studia mikrobioty. A určitě analýza
souboru genů ze souhrnných mikrobiálních komunit
otevřela zcela nové pole vědeckého výzkumu.
Předchozí techniky sekvenování DNA s použitím San-
gerovy metody mohly být použity pouze k sekveno-
vání jednotlivých nebo několika homogenních frag-
mentů DNA ze vzorku za určitý čas22. Na druhé straně
příští generace sekvenování (Next Generation Sequen-
cing – NGS), obzvláště ty, které používají sekvenování
syntézou (Sequencing by Synthesis – SBS) nebo 454
pyrosekvenování, mohou nyní rozšířit tento proces na
milióny fragmentů paralelním způsobem a tím učinit
tento postup způsobilým sekvenovat vysoce hetero-
genní a složité vzorky ve velmi krátkém čase3,23.
Použití metod, které nejsou závislé na jednotlivých
kulturách k vytvoření charakteristiky střevní mikro-
bioty, se objevilo již před téměř 30 lety. První z těch-
to systémů byly založeny na použití sekvence genů
bakteriální ribosomální RNA (rRNA) jako náhradních
markerů buněčné identity24. Obzvláště gen 16S ribo-
somální RNA (16S rRNA) je vysoce chráněný mezi pro-
karyoty. 16S rRNA také navíc k tomuto významnému
podílu vysoce chráněných částí genu obsahuje krátké
úseky hypervariabilních sekvencí (oblasti V1–V9), které
mohou poskytovat pro jednotlivé druhy specifické rysy
užitečné pro taxonomickou a fylogenetickou charak-
teristiku.
Zatímco v minulosti dominovaly ve studiu mikrobio-
ty způsoby měření komunity fylogenetické diverzity
s použitím 16S rRNA, nyní se více uplatňují novější,
snadnější a levnější metody sekvenování v tandemu
všech DNA ve vzorku. Tyto přístupy necíleného sek-
venování DNA střevní mikrobioty mohou být snadno
použity k získání informací pro fylogenetickou analý-
zu, ale navíc nám umožňují poznávat složitost funkcí
této komunity identifikací jejich genů. Se současným
vývojem a s výrazným snížením finanční náročnosti
NGS technik jsme svědky neustálého nárustu používá-
ní metod cíleného 16S rRNA sekvenování genů a rov-
něž metod necíleného sekvenování celého genomu
střevní mikrobioty a jsme také svědky narůstajícího
vlivu těchto metod na klinický výzkum a vývoj nových
probiotik3,26,27.
Střevní dysbióza v kontextu metagenomického výzkumu
Teprve v nedávné době jsme přijali fakt, že máme ve
střevech daleko více bakteriálních buněk než je celkem
buněk v našem těle13. Tento soubor mikroorganismů,
střevní mikrobiota, hraje významnou úlohu v našem
zdraví. Je pravdou, že savci se milióny let vyvíjeli
společně s mikrobiotou28. Není tudíž překvapením,
12 Klinické použití probiotik a vlákniny
že si náš imunitní systém vyvinul složitou soustavu
vztahů s našimy hosty způsobem, který ovlivňuje
rozvoj různých nemocí12.
Velké množství vědeckých prací přináší více světla do
problematiky původní střevní mikrobiální populace
a jejího zásadního vlivu na zdraví člověka. Je také
známo, že změny rovnováhy střevní mikrobioty nebo
dysbióza mohou být spojeny s řadou různých faktorů
jako je nezdravá strava, patologická fyziologie, léky
a patogeny (viz tabulka č. 1).
Již od prvních aplikací na kulturách nezávislých technik
k určení mikrobiální diverzity bylo zřejmé, že složení
střevní mikrobioty se významně liší mezi jednotlivými
lidmi30. Jestliže se lidský mikrobiom tak liší člověk od
člověka, jak potom můžeme odlišit zdravou mik-
robiotu od té, která je nějak spojena s chorobami?
Současný výzkum ukazuje, že dyzbiotická střevní
mikrobiota je charakterizována jednodušší strukturou
a funkcí této komunity, která, vyjádřeno kvantitativně,
znamená mikrobiotu s nižší taxonomickou diverzitou,
méně bakteriálními druhy, sníženou funkcí metabolis-
mu, měřeno jako snížení počtu genů, které jsou na ni
vázány. S využitím tohoto principu a s aplikací sofis-
tikovaných statistických a výpočetních biologických
metod jako je „principal component analysis (PCA)“,
můžeme extrahovat potřebné informace z obrovského
a vysoce heterogenního souboru dat na individuální
proměnné, které mají společně velký vliv na strukturu
mikrobiomu. Tyto techniky umožňují popsat kvantita-
tivně strukturu mikrobiomu spojenou s určitou nemocí
a porovnat ji s tou, kterou nalezneme u zdravého je-
dince32. K rozlišení normálního stavu od stavu chorob-
ného nám tak predominantně slouží popis struktury
mikrobiální komunity jako celku, a to jak kvantitativní
tak i kvalitativní, a nikoliv popis relativně obrovského
množství jednotlivých mikroorganismů31–33.
S využitím nejvyspělejších metagenomických technik
se naše poznání funkcí mikrobiomu a jeho vztahu
s biochemií a fyziologií člověka stává mnohem srozu-
mitelnější. Je zcela nezpochybnitelné, že rychlý rozvoj
na tomto poli výzkumu povede ke vzniku nových
strategií k podpoře zdraví člověka a k objevu nových,
účinnějších způsobů léčby různých chorob34.
O autorovi:
Dr. Alejandro Palacios má doktorát, Bsc. z oboru „Food Engineering“ a PhD z molekulární a buněčné biologie a má za sebou téměř 20 let biomedicínského výzkumu na poli interakcí hostitel -patogeny, biologie kmenových buněk, onkologie a kardiovaskulárních onemocnění. Svou vědeckou kariéru začal prací v oboru potravinové a klinické mikrobiologie na univerzitě v Louisianě (International Center for Medical Research and Training – ICMRT), kde vyvinul imunologické a molekulární metody detekce humánních patogenů v potravinách, v životním prostředí a v lidských vzorcích. V roce 2000 nastoupil na univerzitu v Osace v Japonsku do Výzkumného ústavu pro mikrobiální choroby (Research Institute for Microbial Diseases – RIMD/BIKEN) a prováděl výzkum virových onemocnění člověka na bázi molekulárních metod. V roce 2002 se přesunul do Mezinárodního centra pro genetický výzkum a biotechnologii (ICGEB) v Terstu v Itálii, kde získal i doktorát PhD v oblasti molekulární a buněčné technologie. Během své doktorandské a postdoktorandské práce na ICGEB studoval Dr. Palacios intenzivně to, jak patogeny ovlivňují obranný mechanismus člověka a jak se mu vyhýbají. Posledních sedm let před jeho nástupem do firmy Protexin pracoval jako výzkumný vědec na poli buněčné a tkáňové regenerace Španělského národního centra pro výzkum rakoviny a jako spolupracovník Národního institutu pro výzkum srdce a plic na Imperial College v Londýně.
Dr. Palacios nyní pracuje ve firmě Protexin jako poradce pro medicínský výzkum v týmu „Human Healthcare“ a je zodpovědný za poskytovanání lékařské a vědecké podpory klinickým pracovníkům.
Reference:1 Carding S, Verbeke K, Vipond DT, Corfe BM, Owen LJ. Dysbiosis of the gut
microbiota in disease. Microb Ecol Health Dis 2015; 26: 26191.2 Rea MC, O’Sullivan O, Shanahan F, et al. Clostridium difficile carriage in
elderly subjects and associated changes in the intestinal microbiota. J Clin Microbiol 2012; 50: 867–75.
3 Weinstock GM. Genomic approaches to studying the human microbiota. Nature 2012; 489: 250–6.
4 Bäckhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, Peterson DA, Gordon JI. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science 2005; 307: 1915–20.
5 Ley RE, Peterson DA, Gordon JI. Ecological and evolutionary forces shaping microbial diversity in the human intestine. Cell 2006; 124: 837–48.
6 Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, Fraser-Liggett CM, Knight R, Gordon JI. The human microbiome project. Nature 2007; 449: 804–10.
7 Costello EK, Lauber CL, Hamady M, Fierer N, Gordon JI, Knight R. Bacterial community variation in human body habitats across space and time. Science 2009; 326: 1694–7.
8 Nasidze I, Li J, Quinque D, Tang K, Stoneking M. Global diversity in the human salivary microbiome. Genome Res 2009; 19: 636–43.
9 Dickson RP, Martinez FJ, Huffnagle GB. The role of the microbiome in exacerbations of chronic lung diseases. Lancet 2014; 384: 691–702.
10 Ravel J, Gajer P, Abdo Z, et al. Vaginal microbiome of reproductive-age women. Proc Natl Acad Sci U S A 2011; 108 Suppl : 4680–7.
11 Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 2010; 464: 59–65.
12 Clemente JC, Ursell LK, Parfrey LW, Knight R. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view. Cell 2012; 148: 1258–70.
13 Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ. Prokaryotes: the unseen majority. Proc Natl Acad Sci U S A 1998; 95: 6578–83.
14 Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 2012; 489: 220–30.
15 Collado MC, Cernada M, Baüerl C, Vento M, Pérez-Martínez G. Microbial ecology and host-microbiota interactions during early life stages. Gut Microbes 2012; 3: 352–65.
16 Rodríguez JM, Murphy K, Stanton C, et al. The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life. Microb Ecol Health Dis 2015; 26: 26050.
17 Bäckhed F, Fraser CM, Ringel Y, et al. Defining a healthy human gut microbiome: current concepts, future directions, and clinical applications. Cell Host Microbe 2012; 12: 611–22.
18 Whipps JM, Lewis K, Cooke RC. Fungi in Biological Control Systems. Manchester University Press, 1988.
19 Lederberg J, McCray A. ‘Ome Sweet ‘Omics– A Genealogical Treasury of Words. Sci Mag 2001; 15: 8.
20 Turnbaugh PJ, Gordon JI. An invitation to the marriage of metagenomics and metabolomics. Cell 2008; 134: 708–13.
21 Lamendella R, VerBerkmoes N, Jansson JK. ‘Omics’ of the mammalian gut--new insights into function. Curr Opin Biotechnol 2012; 23: 491–500.
22 Hutchison CA. DNA sequencing: bench to bedside and beyond. Nucleic Acids Res 2007; 35: 6227–37.
23 Chen C-Y. DNA polymerases drive DNA sequencing-by-synthesis technologies: both past and present. Front Microbiol 2014; 5: 305.
24 Olsen GJ, Lane DJ, Giovannoni SJ, Pace NR, Stahl DA. Microbial ecology and evolution: a ribosomal RNA approach. Annu Rev Microbiol 1986; 40: 337–65.
25 Chaudhary N, Sharma AK, Agarwal P, Gupta A, Sharma VK. 16S classifier: a tool for fast and accurate taxonomic classification of 16S rRNA hypervariable regions in metagenomic datasets. PLoS One 2015; 10: e0116106.
26 Chumpitazi BP, Cope JL, Hollister EB, et al. Randomised clinical trial: gut microbiome biomarkers are associated with clinical response to a low FODMAP diet in children with the irritable bowel syndrome. Aliment Pharmacol Ther 2015; 42: 418–27.
27 Reardon S. Microbiome therapy gains market traction. Nature 2014; 509: 269–70.
28 Ley RE, Lozupone CA, Hamady M, Knight R, Gordon JI. Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota. Nat Rev Microbiol 2008; 6: 776–88.
29 Petersen C, Round JL. Defining dysbiosis and its influence on host immunity and disease. Cell Microbiol 2014; 16: 1024–33.
30 Zoetendal EG, Akkermans AD, De Vos WM. Temperature gradient gel electrophoresis analysis of 16S rRNA from human fecal samples reveals stable and host-specific communities of active bacteria. Appl Environ Microbiol 1998; 64: 3854–9.
31 Pham TAN, Lawley TD. Emerging insights on intestinal dysbiosis during bacterial infections. Curr Opin Microbiol 2014; 17: 67–74.
32 Casén C, Vebø HC, Sekelja M, et al. Deviations in human gut microbiota: a novel diagnostic test for determining dysbiosis in patients with IBS or IBD. Aliment Pharmacol Ther 2015; 42: 71–83.
33 Luan C, Xie L, Yang X, et al. Dysbiosis of fungal microbiota in the intestinal mucosa of patients with colorectal adenomas. Sci Rep 2015; 5: 7980.
34 Ravel J, Blaser MJ, Braun J, et al. Human microbiome science: vision for the future, Bethesda, MD, July 24 to 26, 2013. Microbiome 2014; 2: 16.
13
Tabulka č. 1: Příklady onemocnění při kterých byla zaznamenána střevní dysbióza
Obezita
Metabolický syndrom
Nealkoholová steatohepatitida
Nespecifické střevní záněty (Crohnova choroba, ulcerativní kolitida, pouchitida)
Syndrom dráždivého tračníku, funkční onemocnění střev
Ateroskleróza
Diabetes typu 1
Autismus
Alergie
Astma
Celiakie
Převzato z Backhed a kol. (2012)
Nemoci nebo zdravotní problémy spojené s dysbiózou
14 Klinické použití probiotik a vlákniny
Probiotika Bacillus – Mechanismus fungování a použití
Prefesor Simon M Cutting D.PhilProfesor molekulární mikrobiologie,School of Biological Sciences, Royal Holloway,Univerzita v Londýně
Bakteriální spóry
Bakteriální spóry (obr. 1) jsou produkovány v přírodě
jako prostředek k přežití v extrémních životních
podmínkách umožňující dlouhodobé přežití
v podmínkách, které by jinak zahubily vegetativní
bakterie1. Sporulační schopnost je velmi závislá na
poklesu živin v bezprostředním okolí živých buněk.
Bakterie citlivá na tento stav spouští nevratný program,
jehož výsledkem je tvorba spór, která nastává asi za
8 hodin od vzniku této události (obr. 2)2.
Podstatná k přežití bakteriálních endospór je jejich
struktura, kdy na jádře těchto spór jsou kondenzované
a neaktivní chromozómy. Další vrstvy, které
obalují endospóry, zahrnují jednu nebo více vrstev
bílkovinných materiálů a jsou označovány jako obal
spóry3. Společně pak slouží jako ochrana spór před UV
zářením, extrémní teplotou (většinou až do 80–85 °C),
před rozpouštědly, peroxidem vodíku a před enzymy
jako je lysozym1. Spóra je dehydrovaná a metabolicky
neaktivní a může zůstat v tomto stavu po neurčitou
dobu. Jejich extrémní dlouhověkost byla skutečně
prokázána, když byly životaschopné (to je živé) spóry
získány z hmyzu zalitém v jantaru, jehož stáří je
odhadováno na 28 miliónu let4!
Ovšem pokud jsou spóry v prostředí, kde je dostatek
živin, dochází k jejich oživení, procesu, který trvá jen
několik minut, kdy voda přichází do styku se spórami,
dochází k narušení a odstranění obalů spór a přímým
důsledkem tohoto procesu je pokračování normálního
buněčného růstu5.
Původci bakteriálních spór jsou používani jako probiotické přípravky v doplňcích stravy,
rovněž jsou registrováni jako léčivo a používáni v krmivech pro zvířata. Jejich tepelná stabilita
a schopnost přežívat v gastrické bariéře je činí pro výrobce atraktivními při použití v doplňcích
stravy a jejich obliba nadále roste. Toto pojetí je často mylně interpretováno, hovoříme
pouze o tzv. půdních mikroorganismech, zatímco by bacilli měli být považováni za střevně
komenzálních. Tento článek shrnuje současná použití druhů Bacillus jako probiotik, jejich
bezpečnost a principy jejich fungování.
Obr. 1: Spóry Bacillus. V levé části obrázku jsou
zralé spóry Bacillus viditelné v kontrastně--fázovém mikroskopu. V pravé části obrázku
jsou spóry B. subtilis ve vysokém rozlišení
viditelné elektronovým mikroskopem.
VCMC VC VC
MC F
F
S
Sporulace
VCMC VC VC
MC F
F
S
15
Použití kmenů Bacillus jako probiotika
Vědecký zájem o druhy Bacillus jako probiotika roste
v posledních 20 letech a v této době bylo provedeno
také několik studií z této oblasti6,7,8. Nejrozsáhlejší
výzkum byl prováděn se kmeny Bacillus subtilis, Bacillus
clausii, Bacillus cereus, Bacillus coagulans a Bacillus
licheniformis. Spóry těchto kmenů jsou tepelně
stabilní, mohou být v sušeném stavu skladovány při
pokojových teplotách bez negativního vlivu na jejich
životaschopnost.
Další výhodou je, že spóry jsou schopny přežívat při
nízkých pH gastrické bariéry9,10, na rozdíl od některých
druhů Lactobacillus11, takže v podstatě mohou být
specifikované dávky spór skladovány po neurčitou
dobu bez nutnosti chlazení a při jejich konzumaci
se dostanou do tenkého střeva nedotčeny. Spóry
probiotik jsou velmi často užívány jako doplňky stravy,
u zvířat jako zdroje podpory růstu a ingredience
vhodné ke konkurenčnímu boji s jinými cizorodými
látkami v organismu a konečně v aquakultuře
k podpoře růstu a ke zvýšení odolnosti proti chorobám
krevet, zejména černých tygřích krevet (Penaeus
monodon).
Použití kmenů Bacillus jako probiotika
Druhy bakterií Bacillus jsou často považovány za půdní
bakterie, jelikož jejich spóry mohou být opětovně
získány z půdy. Pokusy o izolování vegetativních bak-
terií z půdy jsou ovšem problematičtější a ukazuje se
pravděpodopbnějším, že spóry jsou stvořeny k tomu,
aby přežily průchod gastrickou bariérou zvířat, která je
pozřou. Tento názor vychází ze studií, které ukazují, že
spóry B.subtilis mohou dorůstat a množit se v tenkém
střevě a tak vytvářet podmínky k další sporulaci12,13.
Peristaltika zajišťuje, že spóry jsou z těla odstraňová-
ny spolu se stolicí či výkaly, což má za následek jejich
akumulaci v půdě. Přirozené střevní prostředí nositelů
spór pomáhá vysvětlit proč lze spóry nalézt ve střevech
hmyzu, zvířat i člověka9,14,15. Nedávný výzkum proká-
zal, že bacillus lze získat za pomocí analýzy biopsie
a stolice z trávicího ústrojí člověka14,15. Např. při analýze
stolice byly spóry Bacillus zjištěny v koncentraci přibliž-
ně 104/gram, což je o několik logů více než by se dalo
rozumně předpokládat ze samotné přijaté stravy16.
Již moho studií prokázalo, že rozmnožující se spóry
mohou vyvolat značnou imunitní reakci v trávicím
ústrojí myší a tato stimulace imunity může být skrytou
příčinou, proč spóry ovlivňují účinek probiotik17. Jed-
nou z nejvíce přesvědčivých studií je ta, která zkou-
mala vliv orálně podávaných bakterií na tvorbu GALT
(Gut Associated Lymphoid Tissue – mízních tkáni, které
chrání náše tělo před proniknutím nežádoucích látek
ze střev) u novorozených králíků18.
Tato studie ukázala, že kmen B.subtilis má větší
význam než ostatní komensální bakterie na tvorbu
GALT. Samozřejmě i jiné prvky, jako např. vylučování
antimikrobiálních látek, jako je koagulin, amicoumacin
a subtilisin mohou také vytvářet probiotický efekt,
zejména tím, že potlačují růst konkurenčních mikrobů
a enterických patogenů. Studie, které by potvrzovaly
tento účinek probiotik je trochu složitější nalézt, ale
existují. Např. studie na modelu kuřat ukázala, že spóry
B.subtilis potlačují infekci patogenní Salmonelly ente-
rici19, Clostridie perfingens19 a E.Coli20. Další studie21
prokázala účinek spór B.subtilis na potlačení bakterie
Citrobacter rodentium (model pro patogen cestovatel-
ského průjmu, ETEC).
Obr. 2: Sporulační životní cyklus
Schéma znázorňující kontrastní životní cyklus
nositelů bakteriálních spór. V podmínkách
nedostatku živin dochází při růstu
vegetativních buněk (VC – vegetative cell) k sérii
morfologických změn, které tvoří forespóry (F)
uvnitř mateřských buněk (MC – mother cell)
sporangia. Asi po 8 hodinách jsou spóry (S)
uvolněny lýzou MC.
16 Klinické použití probiotik a vlákniny
Interakce B.subtilis a střevních a imunitních buněk
Interakce mezi střevními bakteriemi a imunitními
buňkami je složitá a doposud ne zcela vysvětlená.
Často jsou v těchto vztazích zapojeny obousměrné
signální cesty, které ovlivňují chování střevní mikroflóry
a také reakce hostitele důležité k udržování střevní
homeostázy22.
Bakterie produkují a vylučují množství metabolitů,
na které mohou být buňky hostitele citlivé.
Příkladem mohou být quorum -sensing molekuly
(QSM), vylučované jak gram -pozitivními, tak i gram-
-negativními organismy a které podporují adaptaci
jednotlivých mikrobiálních druhů na přežití v okolním
prostředí. QSM jsou v případě gram -pozitivních
mikroorganismů a nepeptických molekul bioaktivní
peptidy, v případě gram -negativních je to např. acyl-
-homoserin lakton23. Jelikož QSM ovlivňují složení
bakteriální populace v různých prostředích, je také
pravděpodobné, že kontrolují stav bakteriální populace
tvořící střevní mikrobiotu24.
In vitro studie B.subtilis s buňkami Caco-2 (buňky
podobné střevním buňkám člověka) ukázala, že QSM
pentapeptid ERGMT, známý jako CSF (competence and
sporulation factor), spouští syntézu proteinů teplotního
šoku (heat shock protein – Hsp)24. Indukce této skupiny
proteinů může hrát svou úlohu v prevenci před
oxidanty spuštěným poškozením střevních epiteliálních
buněk a při ztrátě funkce ochranné bariéry epiteliálních
buněk.
CSF se dostává do buněk střevního epitelu pomocí
transporteru buněčné membrány, organického kation
transporteru izotypu 2 (OCTN2)24. Tato elegantní
studie24 prokázala, že supernatant divokého typu
kmene B.subtilis přidaný k buňkám Caco-2 indukuje
syntézu proteinů tepelného šoku Hsp27 a Hsp70.
Izogenní phrC mutant kmene B.subtilis neschopný
produkovat CSF neindukoval tepelný šok, ten byl
indukován syntetickým CSF pentapeptidem.
Schopnost střevních buněk rozpoznat, ztotožnit
a reagovat na molekuly B.subtilis je důležitým
zjištěním, které osvětluje existenci vzájemné
komunikace mezi bakteriálními druhy a hostitelem.
Jelikož je CSF produkován během vegetativního růstu
a jelikož jsou vegetativní buňky B.subtilis velmi citlivé
na gastrické podmínky14, nastávají interkace mezi CSF
a epiteliálními buňkami s největší pravděpodobností
poté co strávené spóry dozrávají ve střevech.
Ve studii, která se prováděla na králicích se také
prokázalo, že kombinace B.subtilis a Bacteroides fragilis
vyvolává interakci se střevními imunitními buňkami,
což přispívá k vývoji GALT a k tvorbě pre -imunitních
protilátek18. Slepá střeva těchto zvířat byla při narození
podvázána, aby se zabránilo kolonizaci bakteriemi
a tak byla tato zvířata bezmikrobiální. Ačkoliv byly
cévy nedotčené a nebyl omezen pohyb lymfocytů,
nevykazovala slepá střeva těchto zvířat rozrůstání
folikul B buněk. Poté byly chirurgicky zavedeny
bakterie do dutiny bezmikrobiálních apendixů a po
třech týdnech byla provedena imunohistologická
analýza k ověření vývoje GALT18.
V tomto vzorku bylo zkoumáno šest bakteriálních
druhů a to buď samostatně nebo ve vzájemné
kombinaci. Zatímco kmeny Bacter fragilis, Clostridium
subterminale, B.licheniformis, Bacillus pumilus
a Staphylococcus epidermis samostatně neindukovaly
vývoj GALT u žádného z šesti králíků, B.subtilis
samostatně podpořil vznik GALT u třech z osmi
králíků. Za zmínku stojí, že ne všichni původci spór,
kteří byli zkoumáni v této studii měli účinek podobný
tomu, který byl pozorován u B.subtilis. Navíc, když
byl B.subtilis zaveden společně s Bacter fragilis do
apendixů bezmikrobiálních zvířat, byl pozorován vývoj
GALT u všech osmi králíků v této studii18.
Stejný experiment byl proveden také s mutanty
B.subtilis narušenými stresovými reakcemi, pohybem
bičíků, tvorbou biofilmu nebo sporulací18.
Pouze mutanti neschopní sporulace neindukovali
vývoj GALT což naznačuje, že sporulace nebo možné
molekuly produkované a vylučované během sporulace
byly nezbytné pro interakci s GALT hostitele. Jak již
bylo dříve zmíněno, pro interakci CSF epiteliálních
buněk je důležité, že sporulující buňky musí mít svůj
původ ve strávených spórách, které uzrávají v horní
části trávicího ústrojí a které sporulují v nižších částech
tohoto ústrojí.
Jiné studie ukázaly rozdílné aspekty interakce B.subtilis
s imunitními buňkami střev. Studie, kterou prováděl
kolektiv prof. Duca25 zjistil, že inbrední myši, kterým
byl podáván čistý preparát spór B.subtilis vykazovaly
spóry specifické sIgA a systemické IgC reakce, což
ukazuje, že spóry samy jsou imunogenní, přinejmenším
17
pokud jsou podávány ve vysokých dávkách. Jiná studie
spór B.subtilis var. Natto demonstrovala růst buněk
střevních klků u kuřat26.
Pozdější studie srovnávala účinky strávených spór
tří rozdílných druhů Bacillus na GALT myší. Všechny
tři druhy, B.subtilis, B.licheniformis a Bacillus
flexus vykazovaly schopnost podporovat aktivní
rozmnožování lymfocytů uvnitř Peyerových plátů
a schopnost produkovat cytokiny v mesenterických
mizních uzlinách (MLN – mesentric lymph node)
(IL-1 , IL-5, IL-6, IFN a TNF ) a ve slezině (IFN
a TNF - )27. Tatáž studie prokázala, že B.subtilis
se vzájemně ovlivňuje s Toll -like receptory (TLR –
receptory podobné genu Toll). Obzvláště vegetativní
buňky B.subtilis vykazovaly schopnost regulovat
expresi TLR2 a TLR4 známé tím, že rozpoznají
molekulární komponenty gram pozitivních bakterií,
jako jsou lipoproteiny a lipotechoová kyselina27.
Schopnost interakce buněk a spór B.subtilis s buňkami
střevního epitelu a stimulace GALT, společně s absenci
jakékoliv známky toxicity jak in vitro tak in vivo
naznačují, že B.subtilis může mít pozitivní účinek na
posílení imunitního systému a možná hlavní zacílení na
adaptivní imunitní rekace.
Na spóry specifické imunitní reakce
Spóry samotné vyvolávají specifické IgC reakce pokud
jsou podávány myším mukosálně (nosní a orální ces-
tou). Úroveň reakce proti spórám je relativně docela
nízká a vysvětluje se tak, že savec jako hostitel je
nepovažuje za cizí látky. Je také možné, že pozorované
reakce vyplývají z velkých dávek spór podávaných opa-
kovaně. Je zajímavé, že spóry nejsou rozpoznány dvě-
ma základními Toll -like receptory TLR2 a TLR4, které
rozpoznají živé, vegetativní bakterie včetně B.subtilis27.
V nepublikované studii (Huang a Cutting) bylo zjištěno,
že žádný z receptorů TLR nerozpoznal spóry. Jednou
z možností je, že spóry mohou být rozpoznány dopo-
sud neznámými molekulami PRR (pattern recognition
receptor). V každém případě se zdá, že spóry nejsou
v nijak významné interakci s B buňkami ačkoliv histo-
patologické studie přinášejí poměrně významné důka-
zy proliferace lymfoidních folikulů. To není ale případ
T buněk, kde dostatečné dávky spór stimulují produkci
IFN - a jiných prostředníků buněčných reakcí27.
Další použití
Jedním z dalších zajímavých zjištění nedávno zveřejně-
ných bylo použití B.subtilis se zaměřením na potlačení
infekce C.difficile28. Jiná studie prováděná v Belgii
zase prokázala, že Bacillus amyloliquefaciens je rovněž
schopen potlačit infekci C.difficile29. I když jsou tyto
studie teprve počátkem daného výzkumu, prokazují již
přínos bakterií Bacillus v kontrolování této hospitalizaci
vyžadující infekce, která si jen ve Velké Británii ročně
vyžádá téměř 3000 životů30. Je zajímavé, že kontrola
této choroby se odvrací od metody fekální transplanta-
ce mikrobioty (FMT) a zaměřuje se na obnovu střevní
mikroflóry31. Jinými slovy, k identifikaci specifických
mikrobiálních složek střevní mikrobioty, které mohou
zabránit osídlení trávicího ústrojí C.difficile. Jelikož
je Bacillus také součástí střevní mikrobioty, existuje
rozumný důvod pro další studium tohoto mikroorgani-
smu.
Jiné typy studií zase prokázaly potencionálně preven-
tivní účinek druhů Bacillus na takové nemoci jako jsou
např. kardiovaskulární choroby (CVD). CVD je rostoucí
problém celosvětově a jeden z nutričních přístupů ke
snížení rizika této choroby je spojen s tzv. středomoř-
skou stravou, která je bohatá na rajčata32. Rajčata
obsahují lykopen a karotenoid a epidemiologické
studie spojují stravu bohatou na lykopen se snížením
rizika CVD33. Několik studií ukazuje, že některé druhy
Bacillus produkují významné množství karotenoidů
a tyto karotenoidy jsou ve vysoké biodostupnosti34.
Biodostupnost ukazuje jaké množství dané látky je
organismem skutečně využito a Bacillus je z tohoto
pohledu velmi úspěšný. Tato skutečnost má pravdě-
podobně souvislost s vyjímečnou gastrickou stabilitou
karotenoidů Bacillus35. Z dlouhodobého hlediska lze
předpokládat, že bakterie Bacillus bohaté na karo-
tenoidy bodou využívány jako nutriční potravina ke
snížení rizika vzniku CVD.
Bezpečnost
Dvě bakterie tvořící spóry, B. anthracis a B. cereus,
jsou známy jako lidské patogeny. U první z nich není
potřeba dlouhého vysvětlování, zatímco B. cereus je
třeba zvažovat případ od případu. Bezpečnost druhu
Bacillus byla rozsáhle zkoumána v mnoho studiích8,36
a většina výskytu onemocnění spojených s bakteriemi
Bacillus je výsledkem oportunních infekcí či chybné dia-
gnózy. V současné době se provádí s různými kmeny
Reference:1 Nicholson WJ, Munakata N, Horneck G, Melosh HJ, Setlow P. 2000.
Resistance of Bacillus endospores to extreme terrestial and extraterrestrial environments. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 64: 548-572.
2 Errington J. 2003. Regulation of endospore formation in B. subtilis. Nature Reviews Microbiol. 1: 117-126.
3 Henriques AO, Moran CP Jr. 2007. Structure, assembly, and function of the spore surface layers. Annu Rev Microbiol. 61: 555-588.
4 Cano RJ, Borucki M. 1995. Revival and identification of bacterial spores in 25- to 40-million-year-old Dominican amber. Science. 268: 1060-1064.
5 Moir A. 2006. How do spores germinate? J Appl Microbiol. 101: 526-530.
6 Hong HA, Duc le H, Cutting SM. 2005. The use of bacterial spore formers as probiotics. FEMS Microbiol Rev. 29: 813-835.
7 Mazza P. 1994. The use of B. subtilis as an antidiarrhoeal microorganism. Bollettino Chimico Farmaceutico. 133: 3-18.
8 Sanders ME, Morelli L, Tompkins TA. 2003. Sporeformers as human probiotics: Bacillus, Sporolactobacillus and Brevibacillus. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2: 101-110.
9 Barbosa TM, Serra CR, La Ragione RM, Woodward MJ, Henriques AO. 2005. Screening for bacillus isolates in the broiler GI tract. Applied and Environmental Microbiol. 71: 968-978.
10 Spinosa MR, Braccini T, Ricca E, De Felice M, Morelli L, Pozzi G, Oggioni MR. 2000. On the fate of ingested Bacillus spores. Research in Microbiol. 151: 361-368.
11 Tuohy KM, Pinart-Gilberga M, Jones M, Hoyles L, McCartney AL, Gibson GR. 2007. Survivability of a probiotic Lactobacillus casei in the gastrointestinal tract of healthy human volunteers and its impact on the faecal microflora. J Appl Microbiol. 102: 1026-1032.
12 Hoa TT, Duc LH, Isticato R, Baccigalupi L, Ricca E, Van PH, Cutting SM. 2001. Fate & dissemination of B. subtilis spores in a murine model. Appl Env Microbiol. 67: 3819-3823.
13 Tam NK, Uyen NQ, Hong HA, Duc le H, Hoa TT, Serra CR, Henriques AO, Cutting SM. 2006. The intestinal life cycle of B. subtilis & close relatives. J Bacteriol. 188: 2692-2700.
14 Fakhry S, Sorrentini I, Ricca E, De Felice M, Baccigalupi L. 2008. Characterization of spore forming Bacilli isolated from the human GI tract. J Appl Microbiol. 105: 2178-2186.
18 Klinické použití probiotik a vlákniny
jako je B.subtilis var. Natto37, B.Indicus37, B.coagulans38,
B.Subtilis 233539 a B.licheniformis 233639, extenzivní
studie zvířat včetně testování akutní a subchronické
toxicity. U žádné z těchto studií se zatím neprojevily
žádné vedlejší účinky.
Závěr
Použití bakterií Bacillus jako probiotického doplňku stravy se velmi rychle rozšiřuje a rovněž
narůstá množství studií demonstrujících imunitní stimulaci, antimikrobiální aktivity a konku-
renční boj s patogeny. Hlavní předností těchto produktů je to, že jejich výroba je jednoduchá, tyto
výrobky jsou velmi stabilní a navíc je lze zakomponovat do každodenní stravy. Studie ukazují, že
tyto bakterie jsou schopny se množit v trávicím ústrojí a potencionálně je lze považovat za dočas-
né rezidenty. To je velmi důležité, protože z tohoto hlediska nejsou tyto bakterie cizími v trávicím
ústrojí a žijí v symbiotickém vztahu se svým hostitelem.
O autorovi:
Profesor Simon M. Cutting D.PhilProfesor Cutting získal titul D.Phil na univerzitě v Oxfordu v roce 1986. Jeho práce zkoumaly vegetativní rozmno-žování bakteriálních spór (Bacillus) a pracoval pod vedením profesora Joela Mandelstama. Poté strávil 6 let na univerzitě v Harvardu, kde absolvoval doktorandské studium a opět pracoval na genetice spór Bacillus. Jeho první akademická pozice byla na univerzitě Pennsylvania Medical School ve Philapelphii. V roce 1996 se vrátil do Velké Británie a získal místo na Royal Holloway University v Londýně, konkrétně na katedře biologických věd. V sou-časnosti vede skupinu vědců pracující na rekombinaci vakcín (TB, chřipka), na probioticích Bacillus a nanobiotech-nologiích. Mimo vědecké kruhy publikoval také mnoho prací z oblasti historie a literatury. Současně také tráví mnoho času ve Vietnamu, kde se podílí na výchově vietnamských studentů. Žije trvale ve Windsoru, Berkshire.
15 Hong HA, Khaneja R, Tam NM, Cazzato A, Tan S, Urdaci M, Brisson A, Gasbarrini A, Barnes I, Cutting SM. 2009. B. subtilis isolated from the human gastrointestinal tract. Res Microbiol. 160: 134-143.
16 Hong HA, To E, Fakhry S, Baccigalupi L, Ricca E, Cutting SM. 2009. Defining the natural habitat of Bacillus spore-formers. Res Microbiol. 160: 375-9
17 Hong AH, Duc HL, Cutting SM. 2002. Immunogenicity and intracellular fate of B. subtilis spores. Microbiology. 22: 1873-85
18 Rhee KJ, Sethupathi P, Driks A, Lanning DK, Knight KL. 2004. Role of commensal bacteria in development of gut-associated lymphoid tissues and preimmune antibody repertoire. J of Immunology. 172: 1118-1124.
19 La Ragione RM, Woodward MJ. 2003. Competitive exclusion by B. subtilis spores of Salmonella enterica serotype Enteritidis and Clostridium perfringens in young chickens. Veterinary Microbiol. 94: 245-256.
20 La Ragione RM, Casula G, Cutting SM, Woodward M. 2001. B. subtilis spores competitively exclude Escherichia coli 070:K80 in poultry. Veterinary Microbiol. 79: 133-142.
21 D’Arienzo R, Maurano F, Mazzarella G, Luongo D, Stefanile R, Ricca E, Rossi M. 2006. B. subtilis spores reduce susceptibility to Citrobacter rodentium-mediated enteropathy in a mouse model. Res Microbiol. 157: 891-897.
22 Rakoff-Nahoum S, Medzhitov R. 2006. Role of the innate immune system and host-commensal mutualism. Curr Top Microbiol Immunol. 308: 1-18.
23 Bassler BL, Losick R. 2006. Bacterially speaking. Cell. 125: 237-246.24 Fujiya M, Musch MW, Nakagawa Y, Hu S, Alverdy J, Kohgo Y, Schneewind
O, Jabri B, Chang EB. 2007. The B. subtilis quorum-sensing molecule CSF contributes to intestinal homeostasis via OCTN2, a host cell membrane transporter. Cell Host Microbe. 1: 299-308.
25 Duc LH, Hong HA, Fairweather N, Ricca E, Cutting SM. 2003. Bacterial spores as vaccine vehicles. Infection and Immunity. 71: 2810-2818.
26 Hosoi T, Hirose R, Saegusa S, Ametani A, Kiuchi K, Kaminogawa S. 2003. Cytokine responses of human intestinal epithelial-like Caco-2 cells to the nonpathogenic bacterium B. subtilis (natto). Int J Food Microbiol. 82: 255-264.
27 Huang JM, La Ragione RM, Nunez A, Cutting, SM. 2008. Immunostimulatory activity of Bacillus spores. FEMS Immunol Med Microbiol. 53: 195-203.
28. Colenutt C, Cutting SM (2014) Use of Bacillus subtilis PXN21 spores for suppression of Clostridium difficile infection symptoms in a murine model. FEMS microbiology letters 358: 154-161
29. Geeraerts S, Ducatelle R, Haesebrouck F, Van Immerseel F (2015) Bacillus amyloliquefaciens as prophylactic treatment for Clostridium difficile-associated disease in a mouse model. Journal of gastroenterology and hepatology 30: 1275-1280
30. HPA. (2009) Clostridium difficile infection: How to deal with the problem. Health Protection Agency, p. 130.
31. Lawley TD, Clare S, Walker AW, Stares MD, Connor TR, Raisen C, Goulding D, Rad R, Schreiber F, Brandt C, Deakin LJ, Pickard DJ, Duncan SH, Flint HJ, Clark TG, Parkhill J, Dougan G (2012) Targeted restoration of the intestinal microbiota with a simple, defined bacteriotherapy resolves relapsing Clostridium difficile disease in mice. PLoS pathogens 8: e1002995
32. Rao AV, Rao LG (2007) Carotenoids and human health. Pharmacological research : the official journal of the Italian Pharmacological Society 55: 207-216
33. Voutilainen S, Nurmi T, Mursu J, Rissanen TH (2006) Carotenoids and cardiovascular health. The American journal of clinical nutrition 83: 1265-1271
34. Sy C, Gleize B, Chamot S, Dangles O, Carlin F, Caris Veyrat C, Borel B (2013b) Glycosyl carotenoids from marine spore-forming Bacillus sp. strains are readily bioaccessible and bioavailable. Food Research International 51: 914-923
35. Sy C, Caris-Veyrat C, Dufour C, Boutaleb M, Borel P, Dangles O (2013a) Inhibition of iron-induced lipid peroxidation by newly identified bacterial carotenoids in model gastric conditions: comparison with common carotenoids. Food & function 4: 698-712
36 Logan NA. 2004. Safety of aerobic endospore-forming bacteria. In Bacterial spore formers: probiotics and emerging applicaions, pp. 93-106. Edited by E. Ricca, A. O. Henriques & S. M. Cutting. Norfolk, UK: Horizon Bioscience.
37 Hong HA, Huang JM, Khaneja R, Hiep LV, Urdaci MC, Cutting SM. 2008. The safety of B. subtilis and B. indicus as food probiotics. J of Applied Microbiol. 105: 510-520.
38 Endres JR, Clewell A, Jade KA, Farber T, Hauswirth J, Schauss AG. 2009. Safety assessment of a proprietary preparation of a novel Probiotic, B. coagulans, as a food ingredient. Food Chem Toxicol. 47(2): 1231-8.
39 Sorokulova IB, Pinchuk IV, Denayrolles M, Osipova IG, Huang JM, Cutting SM, Urdaci MC. 2008. The safety of two Bacillus probiotic strains for human use. Dig Dis Sci. 53: 954-963.
19
20 Klinické použití probiotik a vlákniny
Probiotika pro zdraví střev
Peter Cartwright, Msc. MA (aktualizováno M. R. Joshim)Specialista na lidskou mikrobiotuProbiotics Internatinal Ltd.
Úvod
V několika posledních dekádách můžeme vidět
rostoucí zájem o alternativní terapeutické postupy
jak u běžné, tak u odborné veřejnosti, hledání
přírodnějších možností při léčbě různých nemocí
s menším množstvím vedlejších účinků a klinických
komplikací. Není překvapením, že výzkum probiotik,
lidského mikrobiomu a vztahu mezi člověkem
a mikroby jenom odráží tento rostoucí trend s velkou
finanční a vědeckou podporou v této oblasti.
Probiotika jsou definována jako „živé mikroorganismy,
které, pokud jsou podávána v přiměřeném množství,
přispívají ke zdraví hostitele“. Jelikož narůstá množství
studií, které se zabývají mechanismem fungování
probiotik, jejich účinkem na metabolické procesy
a dokonce účinkem probiotik na rozvoj mozku a na
duševní zdraví člověka, není divu, že rozdíl mezi
přírodními doplňky a farmaceutickými léky se neustále
zmenšuje. Stále častěji se začíná používat termín
farmabiotika, který vyjadřuje poznání, že mikrobi mají
významný terapeutický potenciál a jsou skutečně již
dnes přítomni v klinickém prostředí.
Probíhající výzkum se zaměřuje na řadu oblastí jako
je alergie, autoimunitní onemocnění, duševní zdraví,
odrážející obrovský vliv, který má mikrobiota na celý
náš organismus. Nicméně tradičně jsou probiotika
spojována s problémy zažívacího ústrojí. Obecně
se uznává, že probiotika zlepšují zdravotní stav
trávicího ústrojí, ale jaké jsou důkazy jejich účinku při
specifických problémech?
Tento článek popisuje devět zdravotních problémů,
na jejichž zlepšení mohou mít vliv probiotika a to
v pořadí síly jednotlivých důkazů s tím, že první je ten,
u kterého jsou důkazy nejprůkaznější.
Infekční průjem
Infekční průjem je narušení střevního prostředí pato-
genními mikroby. Jednou z reakcí organismu na tuto
infekci je snaha vyplavit mikroby ze střev. Projevuje se
to stahováním tekutin z celého těla do střev a zvýše-
nou kontrakcí střevního svalstva. S větším množstvím
vody ve střevech a s tím, že se obsah střev pohybuje
rychleji, pociťuje člověk pohyb tekutého střevního ob-
sahu a křeče v břiše jak se svalstvo střev napíná proti
tekutině.
V rozvinutých zemích je infekční průjem díky zlepše-
ní hygienických podmínek mnohem méně častějším
jevem, než tomu bylo dříve. Pokud se objeví, většinou
se ho podaří zvládnout během tří až čtyř dnů a proto
pro většinu lidí v rozvinutých zemích není již infekční
průjem větší problém. Je to víceméně nepříjemná
záležitost, obzvláště pokud nás potká na dovolené.
Infekční průjem ovšem může být vážnější problém pro
zranitelnější jedince, včetně kojenců, starších lidí a hos-
pitalizovaných pacientů.
Malé děti jsou náchylnější na dehydrataci při ztrátě
tekutin z důvodu průjmu a proto je důležité podávat
těmto dětem rehydratační roztok. Svůj význam má
také podávání probiotik, protože urychlují rekonvales-
cenci při virových i bakteriálních infekcích.
21
Bylo provedeno více než 25 randomizovaných place-
bem kontrolovaných studií zabývajících se problémem
infekčních průjmů, většinou u dětí. Téměř všechny stu-
die prokázaly pozitivní přínos probiotik. Trvání průjmů
se v průměru snížilo o 31 hodin.
Nekrotizující enterokolitida (NEK)
Jedná se o střevní problém, který postihuje asi 10%
kojenců s velmi nízkou porodní hmotností. Je to ne-
bezpečný problém, protože míra úmrtnosti dosahuje
až 20% postižených kojenců. Bylo provedeno devět
randomizovaných placebem kontrolovaných studií za-
hrnujících 1400 předčasně narozených kojenců a v kaž-
dé z těchto studií byla významně nižší míra NEK u těch
kojenců, kteří konzumovali probiotika. V průměru byla
tato míra výskytu o 75% nižší než ve skupině kojenců,
která probiotika nadostávala. Meta -analýza provedená
v roce 2015 zkoumala 20 randomizovaných placebem
kontrolovaných studií zahrnující téměř 6000 předčasně
narozených kojenců a zjistila, že užívání probiotických
přípravků u předčasně narozených dětí s nízkou porod-
ní hmotností je spojeno s významným snížením rizika
NEK a celkové mortality1.
Laktózová intolerance
Termín „laktózová intorlerance“ se vztahuje k ne-
schopnosti některých dospělých lidí trávit cukr laktózu,
který se nachází v mléce. Laktóza je trávena enzymem
laktázou a pokud organismus produkuje příliš málo
laktázy způsobuje nestrávená laktóza střevní potíže.
Většina světové dospělé populace má laktózovou
intoleranci, ačkoliv většinou je schopna strávit menší
množstí mléka (až 25 gramů denně) bez větších potíží.
Větší množství než 25 g může způsobit nadměrnou
plynatost, nadýmání, průjem a křeče. V závažnějších
případech dochází také ke zvracení a nevolnosti.
Nadměrná tvorba plynů je pravděpodobně způsobena
rezidentní střevní mikroflórou fermentující laktózu. Prů-
jem může být způsoben osmotickou reakcí na laktózu,
vedoucí k udržování nadměrného obsahu tekutin ve
stolici.
Množství studií prokázalo lepší trávení laktózy a menší
nadýmání u lidí s laktózovou intolerancí, kteří prefero-
vali živý jogurt před mlékem. Došlo ke snížení příznaků
až o 66%.
Tou příčinou proč jogurt pomáhá je, že dvě bakte-
rie, které mění mléko na jogurt, a sice Lactobacillus
bulgaricus a Streptococcus thermophilus, produkují
významné množství enzymu laktázy. Tyto bakterie jsou
schopny trávit laktózu v živém jogurtu, ale navíc po-
kračují v tomto trávení i v tenkém střevě po konzumaci
jogurtu. Navíc se jogurt pohybuje ve střevech pomaleji
než mléko a tudíž má enzym laktáza více času na to,
aby strávil cukr laktózu.
Ke snížení laktózové intolerance mohou pomoct i lyofi-
lizované probiotické přípravky s obsahem jogurtových
bakterií.
Průjmy spojené s užíváním antibiotik
Přesto, že antibiotika mají svou nezastupitelnou úlohu
v léčbě bakteriálních infekcí již od druhé světové války
a zachránila spousty životů, mají rovněž své stinné
stránky. Jednou z nich je tendence podporovat nárust
rezistentních bakteriálních kmenů a tak snižovat
účinnost antibiotik. Jiným negativem antibiotik je také
jejich tendence narušovat střevní mikroflóru, čímž se
člověk stává náchylnějším na patogenní infekce.
Takové střevní infekce obvykle vedou k průjmům a jsou
označovány jako „průjmy spojené s užíváním antibio-
tik (angl. antibiotic -associated diarrhoea – AAD)“. Asi
20% pacientů, kterým jsou předepsána antibiotika má
problémy s následnými průjmy. Většina těchto infek-
cí má jen mírný průběh, ale někdy bývají tyto stavy
i závažnější. Asi pětinu případů AAD má na svědomí
mikrobiální patogen Clostridium difficile. Může být
poměrně obtížné se tohoto patogenu zbavit, protože
může vytvářet spóry, které jsou nečinné a k jejich opě-
tovnému růstu dochází až v pozdějším období. Infekce
Clostridií difficile může také způsobit vážný zdravotní
problém známý jako pseudomembranózní kolitida.
Bylo provedeno množství studií, které se zabývaly pre-
ventivním účinkem probiotik na AAD, ačkoliv ne všech-
ny prokázaly jejich účinnost. V úspěšných studiích byla
probiotika užívána spolu s antibiotiky a ještě alespoň
jeden týden po ukončení antibiotické léčby. V těchto
studiích vykazovala probiotika snížení rizika vzniku
AAD až o 66%. Pokud vezmeme do úvahy všechny
důkazy a závěry provedených studií, máme velmi silné
podklady pro doporučení užívat probiotika jako pre-
venci před AAD. Tento závěr podpořila i meta -analýza
z roku 2011 provedená kolektivem Dr. Hempela, která
22 Klinické použití probiotik a vlákniny
analyzovala 82 klinických studií s touto specifickou
indikací2.
Ulcerózní kolitida
Ulcerózní kolitida (UK) je chronické onemocnění posti-
hující tlusté střevo, obzvláště esovitou kličku a rektum.
Vyznačuje se přetrvávajícím zánětem sliznice střevní
stěny vedoucím k tvorbě vředů (otevřené rány). Mezi
příznaky patří silné průjmy a falešné nutkání na stolici.
Občas se ve stolici vyskytuje krev, hlen a hnis. Mohou
se také objevovat křečovité bolesti v podbříšku, únava
a zvýšená teplota.
V ČR trpí tímto onemocněním asi 45 pacientů na
100 000 obyvatel. Většinou se projeví na počátku
dospívání, ale může propuknout prakticky v jakémkoliv
věku. Nejedná se o infekční onemocnění. V závažných
případech může nastat i nutnost chirurgického odstra-
nění celého tlustého střeva.
Obvykle jsou během této nemoci období, kdy se
příznaky neprojevují. Cílem léčby je mít pod kontrolou
aktivní období nemoci a prodlužovat maximálně dobu
po kterou je choroba v remisi. Většinou se předepisují
nemocným protizánětlivé léky, ale v této oblasti je ještě
dost velký prostor pro zlepšování.
Jako podpora standardní léčby se uvažuje i o pro-
bioticích a bylo zjištěno, že mikroorganismy žijící na
stěnách střev (mukóze) pacientů s UK jsou odlišné od
těch, které se vyskytují v této části těla u zdravých
jedinců. Střevní mikroflóra lidí s UK obsahovala méně
laktobacilů a bifidobakterií (což jsou probiotické bakte-
rie), naopak obsahovala více patogeních kmenů E.coli.
Bylo provedeno 8 randomizovaných placebem kon-
trolovaných studií s pacienty s UK a u 7 z nich bylo
zaznamenáno signifikantní zlepšení. V těchto sedmi
úspěšných studiích bylo prokázáno, že probiotika pro-
dloužila období remise nebo významně snížila aktivní
onemocnění.
Syndrom dráždivého tračníku
Syndrom dráždivého tračníku (angl. Irritable Bowel
Syndrom – IBS) je poměrně často se vyskytující zále-
žitost postihující 10–15% populace. Stejně jako UK
postihuje tlusté střevo, ale na rozdíl od UK nedochází
k poškození střevních stěn. Jeho příčina je neznámá
a mezi příznaky patří: změna fungování střev (průjem
nebo zácpa), nadýmání, plynatost, bolesti břicha, které
povolí s odchodem větrů nebo stolice.
Léčba IBS je velmi často neúspěšná, ačkoliv někdy po-
mohou změny ve složení stravy. Jedna z hypotéz o pří-
čině je, že lidé s IBS trpí mírným zánětem střev, který
má pravděpodobný původ v návalu mikrobiální infekce
ve střevech. A ten činí střevo „hyper -senzitivním“.
Lze předpokládat, že střevní infekce, kterou náš imu-
nitní systém sice překonal, vyvolává reziduální účinek.
Je to jako když imunitní systém nezlikvidoval úplně
patogen způsobující zánět. Toto vysvětlení podporují
také statistiky prokazující, že 25–30% pacientů s IBS
prodělalo akutní infekční průjem před tím, než se
u nich projevil IBS. Tito pacienti také mnohem častěji
trpí tzv. „propustným střevem“, čímž různí mikrobi
mnohem snadněji pronikají přes střevní stěnu a dále.
Není proto překvapující, že lze u post infekčních IBS
pacientů zjistit větší množství lymfocytů (imunitních
buněk) v mukóze střeva, což ukazuje na probíhající
zánětlivý proces.
Studie využívající probiotika vykazují smíšené výsledky
při řešení problémů s IBS, ovšem právě ty nejčers-
tvější jsou pozitivní. Ve studiích, které byly prováděny
v posledním období, se prokázalo významné snížení
příznaků, obzvláště nadýmání a plynatosti. V jedné
z těchto studií se např. projevil pozitivní účinek kme-
ne Bifidobacterium infantis, zatímco jiné kmeny, jako
např. Lactobacillus salivarus, vykazovaly jen malé či
žádné změny příznaků. Ukazuje se tedy, že ne všechny
probiotické kmeny mohou pomáhat při IBS. Meta-
-analýza z roku 2014 (Didari a kol.) hodnotila 15
velmi kvalitních klinických studií, které se zaměřily na
probiotika a jejich použití u IBS3. V této meta -anylýze
se posuzoval stav 1793 pacientů a dospělo se k závěru,
že probiotika jsou schopna redukovat bolesti a závaž-
nost příznaků. Došlo také ke zpešení stavu ostatních
příznaků a celkově lze výsledky interpetovat tak, že
probiotika mají pozitivní účinek na IBS pacienty ve
srovnání s placebem.
Gastritida a žaludeční vředy
Helicobacter pylori je bakterie, která způsobuje gastri-
tidu, což je zánět vnitřní epitelové vrstvy žaludku. Tato
infekce je velmi častá a infikována je téměř polovina
světové populace. V rozvinutých zemích je infikováno
asi 20% populace mladší 30 let a asi polovina starších
60 let.
23
Naprostá většina takto infikovaných jedinců (asi 85%)
nepociťuje žádné příznaky a nejsou si vůběc vědomi,
že jsou takto infikováni. Mezi příznaky gastritidy patří
bolesti břicha, nevolnost a zvracení.
Standardní léčba eradikace H. pylori sestává ze sou-
časného podávání tří medikamentů. Potřeba podávat
zároveň tři léky naznačuje, jak obtížné je zbavit se této
infekce. Dva z těchto léků jsou antibiotika a stále čas-
těji se ukazuje, že jsou kmeny Helicobacter, které jsou
již na tato antibiotika rezistentní. V takových případech
se přidávají další antibiotika, čímž se zvýší počet léků
současně podávaných na čtyři.
Protože se jedná o vícemedikamentní léčbu, je taková
léčba velmi drahá a asi v 10% případů je neúspěšná.
Velmi častými jsou také vedlejší účinky jako průjem,
nevolnost, zvracení a narušení chuťových vjemů.
Zkoušela se také probiotika, ovšem v eradikaci H.pylori
nebyla úspěšná.
Některé studie ovšem prokázaly, že pokud jsou pro-
biotika užíváná jako doplněk standardní léčby, míra
eradikace je vyšší než u samotné klasické léčby. Navíc
se snížil výskyt vedlejších účinků na polovinu. Tyto
výsledky potvrdila nedávno publikovaná meta -analýza,
která zkoumala 14 velmi kvalitních klinických studií
s celkovým počtem 2259 pacientů4.
Zácpa
Zácpa je nepravidelné a obtížné vyprazdňování ztvrdlé
stolice. Podle výzkumů z vyspělých zemí trpí tímto pro-
blémem asi 15% poulace. Ve větší míře postihuje ženy.
Zácpa není jen nepříjemným problémem, způsobujícím
jakési nepohodlí, ale namáhavé vyprazdňování může
vytvářet tlak na oblast análního otvoru s potenciálními
negativními následky, jako jsou hemoroidy.
Hlavní příčinou vzniku zácpy je nedostatek vlákniny
v potravě. Dalšími faktory mohou být nedostatek
pohybu, užívání některých léků, jako jsou např. antide-
presiva.
Hlavní při snaze zmírnit příznaky zácpy by mělo být
zvýšení příjmů vlákniny ve stravě, měli bychom kon-
zumovat více zeleniny a ovoce, celozrnného pečiva
a celozrnných cereálií. Jedinou stinnou stránkou potra-
vy s vysokým obsahem vlákniny je, že občas způsobuje
nepříjemné nadýmání a plynatost, tedy tvorbu nad-
měrného množství plynů produkovaného některými
bakteriemi střevní mikroflóry.
U malé části populace nemusí ani strava s vysokým
obsahem vlákniny problém plně vyřešit. V takových
případech existuje řada léků, které mají projímavý úči-
nek, ovšem projímadla by neměla být užívána dlouho-
době, protože mohou přispívat k oslabení přirozených
kontrakcí svalstva střev. Někdy dochází i ke kuriózním
situacím, jako např. při užívání nesteroidních proti-
zánětlivých léků, které mají tišit bolest, ovšem často
způsobují zácpu a tím i bolesti břicha.
Exituje několik studií, které prokazují, že probiotika
mají pozitivní účinek při řešení problémů se zácpou.
V těchto studiích došlo ke zlepšení ukazatele frekvence
stolice za týden v rozsahu od 20 do 50%.
Kolorektální karcinom
Jednou z částí těla, která je nejčastěji postižena rako-
vinou, je tlusté střevo, obzvláště poslední část střeva
a rektum. Příčina kolorektálního karcinomu není úplně
jasná, ačkoliv jednou z příčin může být i naše strava.
Také střevní mikroflóra může sehrávat svou roli. Zjistilo
se, že směs bakterií ve stolici lidí s vysokým rizikem ko-
lorektálního karcinomu je jiná než u lidí s nízkou mírou
tohoto rizika.
Některé druhy bakterií ve střevní mikroflóře přemě-
ňují látky na molekuly způsobující rakovinu. Dochází
k tomu s pomocí určitých enzymů. V laboratorních
experimentech bylo prokázáno, že probiotika snižují
tvorbu těchto škodlivých enzymů.
Zvířatům s vysokou mírou rizika vzniku kolorektálního
karcinomu byla podávána probiotika a vědci zkoumali
možnost vzniku tumoru nebo časné příznaky poško-
zení střevní sliznice (aberrant crypt foci – ACF). Bylo
provedeno deset takových studií na zvířatech a všech-
ny prokázaly ochranný účinek probiotik s tím, že bylo
zjištěno téměř 50% snížení výskytu ACF.
Jedna studie provedena na lidech zkoumala účinek
probiotik na pacienty, kteří měli rakovinu tlustého stře-
va a nebo u nichž byly odstraněny maligní polypy. Po
dobu 12 týdnů dostávali tito pacienti směs probiotik
a prebiotik, byly jim odebírány vzorky krve. U probio-
tické skupiny byl pozorován úbytek látek, které jsou
markery rizika vzniku rakoviny.
24 Klinické použití probiotik a vlákniny